Xem mẫu
- Tư duy hệ thống và đổi
mới tư duy (P2)
Và rõ ràng ở đây, quan điểm phân tích “để hiểu toàn thể thì phải
hiểu các phần tử” không còn thích hợp, việc hiểu các phần tử
không giúp ích gì nhiều cho việc phát hiện các luật về các hành vi
có tính toàn thể như vậy. Các luật như vậy cho ta biết một loại
trật tự dù của toàn thể, gọi là trật tự thống kê, ở cấp độ toàn thể
là có trật tự dù rằng ở cấp độ các phần tử thì thể hiện trước mắt
ta là hỗn độn, vô trật tự
1. Nhận thức khoa học trước sự phức tạp của thế giới
Với tư duy cơ giới, thế giới của ta là thế giới vật chất, các định
luật Newton đã cho ta khả năng xác định chính xác các quan hệ
- cơ bản trong vận động, và vì vậy nếu ta có đủ các công cụ toán
học để dựa trên các định luật đó mà mô tả sự vận động trong các
đối tượng nghiên cứu, rồi phân tích lý giải cũng bằng các phương
pháp toán học, thì ta có thể hiểu được hành vi của các đối tượng
trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Chính ý tưởng đó đã kích thích một sự phát triển mạnh mẽ của
giải tích toán học (lý thuyết hàm số, tính vi tích phân, phương
trình vi phân thường và đạo hàm riêng, hình học giải tích và vi
phân...) trong hai thế kỷ 18 và 19. Tuy nhiên, dùng các công cụ
toán học đó, đặc biệt các phương trình vi phân, để xây dựng mô
hình thì tương đối dễ, nhưng để tìm lời giải cho chính các
phương trình vi phân đó thì ngoài một số ít trường hợp rất đơn
giản, còn nói chung là không thực hiện được.
Một thí dụ nổi tiếng là bài toán chuyển động của 3 vật thể tương
tác với nhau theo định luật hấp dẫn Newton (thường gọi là bài
toán 3 vật thể). Bài toán tưởng như đơn giản, có thể dễ mô tả các
- toạ độ của vị trí và tốc độ của 3 vật thể đó; nhưng tiếc thay không
có phương pháp nào tìm được nghiệm cho bài toán “đơn giản” đó
dưới dạng giải tích quen thuộc.
Vào cuối thế kỷ 19, nhà toán học Poincaré đã đă ra một phương
pháp độc đáo để khải sát hành vi chuyển trạng thái của các hệ
động lực, rồi xét cho một hệ quy giản từ hệ động lực nói trên; và
ông đã hết sức bất ngờ phát hiện ra rằng hành vi chuyển trạng
thái của hệ đó là rất bất thường, hỗn độn và có vẻ ngẫu nhiên.
Phát hiện đó không thể lý giải được bằng tư duy cơ giới, cho mãi
đến gần 1 thế kỷ sau, vào những năm 60, 70 của thế kỷ 20, với
sự trợ giúp của máy tính, nhiều hiện tượng tương tự nữa cũng
được phát hiện, và người ta đi đến kết luận “cái hỗn độn, phi trật
tự có thể nẩy sinh từ chính trong các hệ thống tuân theo các luật
(trật tự) tất định”, một điều không thể hình dung được bởi tư duy
cơ giới nhưng lại khá phổ biến trong thế giới thực và cuộc sống
- thực, và đang là chủ đề nghiên cứu của lý thuyết hỗn độn, một
ngành khoa học được phát triển mạnh hiện nay.
Một mặt khác, khi khoa học mở rộng ra ngoài phạm vi cơ giới thì
ta gặp ngay trong thực tế nhiều hiện tượng phi trật tự, ngẫu nhiên
và hỗn độn, có thể vì nhiều lẽ nhưng trước hết là vì các hiện
tượng đó xảy ra trong những đối tượng phức tạp gồm 1 số rất lớn
các phần tử hợp thành mà nhận thức của ta không thể bao quát
hết, ví như một bình khí (chứa hàng tỷ các phân tử khí), một nền
kinh tế (với hàng triệu người sản xuất và tiêu dùng)...
- Có thể, mỗi phần tử đều vận động theo những luật tất định giản
đơn nào đó, nhưng vận động của tất cả những phần tử đó gộp lại
thì chẳng thể xem là theo một luật nào cả (ngay đối với 3 phần tử
ta đã không tìm nổi một luật như vậy), và đối với nhận thức của ta
thì đó là ngẫu nhiên, là hỗn độn. Tuy nhiên, qua khảo sát thực
nghiệm người ta thấy mặc dầu ở cấp độ vận động của các phần
tử là hỗn độn, là bất định nhưng vẫn có những “luật” tất định nào
đó chi phối quan hệ giữa các thuộc tính ở cấp độ toàn thể trong
các đối tượng đó, thí dụ định luật hợp nhất về chất khí (cho ta
một quan hệ tất định giữa các đại lượng áp suất, thể tích và nhiệt
độ của một khối khí: với một khối lượng cho trước của một chất
khí, tỷ số giữa tích của áp suất và thể tích với nhiệt độ tuyệt đối là
không đổi: pv/T=const), luật về quan hệ cung, cầu và giá trong
kinh tế hàng hoá.; hay các luật có tính thống kê mà ta gặp trong
nhiều lĩnh vực của vật lý các chất khí, trong sinh học, kinh tế học,
xã hội học...
- Và rõ ràng ở đây, quan điểm phân tích “để hiểu toàn thể thì phải
hiểu các phần tử” không còn thích hợp, việc hiểu các phần tử
không giúp ích gì nhiều cho việc phát hiện các luật về các hành vi
có tính toàn thể như vậy. Các luật như vậy cho ta biết một loại
trật tự dù của toàn thể, gọi là trật tự thống kê, ở cấp độ toàn thể
là có trật tự dù rằng ở cấp độ các phần tử thì thể hiện trước mắt
ta là hỗn độn, vô trật tự.
Trong nhiều phát minh khoa học của thế kỷ 19 có 2 phát minh có
nội dung có vẻ đối lập nhau mà đến nay vẫn có tác động lớn với
sự phát triển của khoa học hệ thống hiện đại: đó là nguyên lý thứ
2 của nhiệt động học và thuyết tiến hoá của Darwin. Nguyên lý
thứ 2 theo phát biểu của Boltzmann, nói rằng đối với một hệ kín
(tức không trao đổi năng lượng với bên ngoài) entropy có xu
hướng tăng, từ đó cũng có thể suy ra rằng tự nhiên có xu hướng
tăng dần độ mất trật tự; còn thuyết tiến hoá Darwin khẳng định sự
tiến hoá của các loài sinh vật, cũng có nghĩa là tự nhiên phát triển
theo xu hướng nâng cao dần trình độ tổ chức của mình. Thực ra
- không có sự đối lập nào cả, vì ta có thể hiểu các loài của Darwin
không phải là những hệ kín, mà là những hệ mở. Tính mở là một
thuộc tính cốt lõi trong tư duy hệ thống hiện đại mà ta sẽ đề cập
đến trong các phần sau.
Như ta đã biết vào đầu thế kỷ 20, hai phát minh khoa học quan
trọng về thuyết tương đối và vật lý lượng tử đã thực sự khởi đầu
cho một cuộc cách mạng về tư duy khoa học. Thuyết tương đối
Einstein cho phép xác lập các mối liên hệ giữa khối lượng và vận
tốc, giữa khối lượng và năng lượng, giữa không gian, thời gian và
vật chất, loại bỏ ảo tưởng về một không gian tuyệt đối và thời
gian tuyệt đối của tư duy cơ giới....
2. Cách nhìn hệ thống và các khoa học hệ thống
Vào cuối thế kỷ 19, và đặc biệt từ đầu thế kỷ 20, tư duy cơ giới
đã chứng tỏ là 1 khuôn khổ quá chật hẹp cho việc phát sinh
những ý tưởng sáng tạo ngay trong lĩnh vực nghiên cứu vật lý,
địa hạt mà nó đã từng chiếm được vị trí độc tôn tưởng chừng
- như vĩnh cửu. Bước sang các địa hạt của sự sống, rồi của kinh tế
và xã hội, thì việc tìm các quy luật tất định là khá khiên cưỡng,
các mô hình toán học tuyến tính là những quy giản quá sơ lược
và dĩ nhiên theo con đường đó ta không còn đạt được những kết
quả khả quan như đối với cơ học cổ điển. Cần có một cách nhìn
mới đối với các đối tượng phức tạp và đa dạng vốn có trong tự
nhiên, trong sự sống, trong kinh tế và xã hội, khác với các nhìn
quy giản một cách “cơ giới’, để mở đường cho những nhận thức
mới đã nhanh chóng trở thành một yêu cầu chung của nhiều
ngành khoa học. Cách nhìn mới đó, ta gọi chung là cách nhìn hệ
thống, trước hết xem xét mọi đối tượng như là một toàn thể với
những tính chất, hành vi thuộc về toàn thể mà nói chung không
thể quy về hoặc suy ra từ tính chất của các yếu tố hay thành
phần của nó.
Cách nhìn mới cũng đòi hỏi chúng ta không thể thoả mãn với
những phương pháp quy giản quen thuộc mà phải đối mặt trực
tiếp với những phức tạp có thực trong tự nhiên và cuộc sống. Cái
- phức tạp trước hết hiện ra trước mắt ta như những bất định,
ngẫu nhiên, hỗn loạn và vô trật tự. Lý trí của con người liệu có
giải thích được nguồn gốc của những bất định và ngẫu nhiên đó
hay không, và từ những ngẫu nhiên, hỗn loạn, hệ thống tất yếu
sẽ đi đến tan vỡ hay có khả năng tái lập hoặc sáng tạo nên
những trật tự mới?
Cách nhìn mới đồng thời cũng đatự ra những yêu cầu mới,
những câu hỏi mới cho các ngành khoa học. Và từ giữa thế kỷ 20
trở đi, nhiều nghiên cứu theo hướng của cách nhìn mới đó được
được tiến hành hoặc trong từng ngành khoa học riêng rẽ, hoặc
trong phạm vi liên ngành, hoặc ở mức độ tổng hợp hơn là hình
thành những hướng nghiên cứu chung về các hệ thống, như Lý
thuyết tổng quát về hệ thống (khởi đầu bởi Bertalanffy), Điều
khiển học (Cybernectics, cha đẻ là Wiener), Lý thuyết thông tin
(bắt đầu từ Shannon), các lý thuyết về các hệ thống điều khiển,
vận trù học... cho đến gần đây là các lý thuyết về hỗn độn (chaos
theory) và về phức tạp (complexity theory).
- Và trong nửa thế kỷ vừa qua các khoa học về hệ thống đã có
những bước đầu phát triển mạnh mẽ, thực sự tạo nên một
chuyển biến cách mạng trong tư duy khoa học, góp phần quan
trọng trong việc đổi mới nhận thức của con người về tự nhiên
cũng như về xã hội. Cùng với cách nhìn mới, trong nửa thế kỷ đó,
khoa học cũng đã có nhiều cải tiến để hoàn thiện hơn các
phương pháp vốn có và sáng tạo các phương pháp mới nhằm
tiếp cận có hiểu quả hơn những vấn đề mới đã được đặt ra.
Như ta đã biết, ngay từ buổi đầu của khoa học hiện đại với Galile
và Newton, người ta đã xác định hai phương pháp khoa học chủ
yếu là khảo sát thực nghiệm (bao gồm cả nhưng trực cảm, kinh
nghiệm) và suy diễn lý thuyết bằng các công cụ logíc và toán học.
Tuy nhiên trong phạm vi của khoa học về các vân động cơ giới,
các phương pháp đó chỉ nhằm phát hiện ra các luật cơ học có
tính tất định, các công cụ toán học phù hợp với tư duy tuyến tính
và quan điểm phân tích, các suy luận lôgic tất định và nhị nguyên.
- Rõ ràng với cách nhìn mới về đối tượng và những vấn đề mới
được đặt ra như trên, khoa học cần có thêm những khả năng mới
như: tiến hành các khảo sát và thực nghiệm tiếp cận được cái
phức tạp với đầy những ngẫu nhiên và hỗn độn của đối tượng, có
các công cụ lý thuyết nhằm xây dựng nhiều loại mô hình khác
nhau, tất định và ngẫu nhiên, tuyến tính và phi tuyến, toán học và
phi toán học, và có năng lực thực hiện các tính toán và suy luận
dựa trên các loại mô hình đó để rút ra các kết luận. Trong mấy
thập niên qua, nội dung và sức mạnh của 2 phương pháp khoa
học cơ bản nói trên đã được bổ sung và nâng cao rất nhiều, một
mặt bởi có thêm nhiều phương tiện khảo sát và thực nghiệm mới
với kỹ thuật và công nghệ hiện đại, mặt khác toán học và lôgic
cũng được bổ sung nhiều công cụ mới để xây dựng mô hình và
thực hiện suy luận, đặc biệt là các mô hình phi tuyến, các suy
luận không tất định, ngoài ra có thêm các mô hình và phương
pháp mới như các mô hình thông tin, mô hình điều khiển, mô
hình mạng nơron... và rất đáng chú ý là có thêm sự trợ giúp của
- Tin học, không chỉ vì có máy tính với sức mạnh tính toán cực
mạnh mà còn vì nó cung cấp cho con người các kiểu mô hình xử
lý thông tin mới, các phương pháp mô phỏng, thực nghiệm hoàn
toàn mới, và thực hiện nhiều các thức suy luận mới, tạo ra những
khả năng kết hợp mới giữa suy luận định lượng và tư duy tính rất
thích hợp và cần thiết cho việc nghiên cứu các đối tượng phức
tạp vốn không thể tuân theo bất kỳ một mô hình hình thức nào.
Ngay từ những buổi đầu hình thành lý thuyết tổng quát hệ thống,
bằng trực cảm và thực nghiệm, các nhà sáng lập như Bertalanffy,
Wiener, Ashby... đã đưa ra một hệ thống các quan niệm và các
vấn đề cơ bản như về tính toàn thể, tính hợp trội (emergence,
một tính chất được xem là cơ bản nhất của hệ thống phức tạp, có
thể diễn tả vắn tắt là; một toàn thể là nhiều hơn, phong phú hơn
tổng của các thành phần), tính mở... của các hệ thống; hành vi
hướng đích và cơ chế phản hồi (feedback, cũng thường được gọi
là liên hệ ngược), tính nội cân bằng, tính tổ chức và tự tổ chức
của hệ thống.... đồng thời cũng đã đề xuất nhiều loại mô hình
- như mô hình hệ động lực (mô tả bởi các phương trình vi phân
hoặc sai phân), mô hình ôtômát và ôtômát mạng, mô hình mạng
nơron hình thức... để khảo sát các tính chất của hành vi như ổn
định, cân bằng, khả năng tự tái sản sinh, tự tái tổ chức... Bài toán
điều khiển và do đó các hệ thống điều khiển, quan trọng hơn cả
về lý thuyết và ứng dụng thực tiễn, đã là một vấn đề được tập
trung nghiên cứu trong nhiều thập niên vừa qua.
Đối tương chính của khoa học hệ thống là các hệ thống phức tạp,
dù rằng cho đến nay khoa học cũng chưa có 1 định nghĩa chính
thức nào cho bản thân khái niệm hệ thống phức tạp. Tuy nhiên,
theo quan niệm chung thì một hệ thống phức tạp trước hết phải là
một hệ thống mà các thuộc tính, hành vi của nó chỉ có thể hiểu
trong toàn thể, phản ánh tính hợp trội qua các quan hệ tương tác
của hệ; do đó hệ phải là phi tuyến (chứa nhiều quan hệ không
tuyến tính, làm cho hệ thống không quy giản được về một tổng
gộp- aggregation đơn giản của các thành phần), có những hành
vi không ổn định, không tiên đoán được, có những biến động thất
- thường giữa trật tự (có tổ chức) và phi trật tự, vừa tất định lại vừa
có vẻ như hỗn độn, ngẫu nhiên...
Trong nhiều vấn đề mà khoa học hệ thống quan tâm, có 2 loại
vấn đề nổi bật: một là, từ đâu sinh ra các nhiễu loạn, hỗn độn,
ngẫu nhiên; và hai là, năng lực hợp trội của các hệ thống có thể
đưa các hệ thống từ hỗn độn về trật tự (hay là sáng tạo trật tự
mới), nói cách khác là các hệ thống có khả năng tự tổ chức hay
không? Các vấn đề này là chủ đề chính của lý thuyết hỗn độn
(chaos theory) và lý thuyết phức tạp (complexity theory) được
phảt triển mạnh trong vài ba thập niên gần đây. Lý thuyết hỗn độn
nghiên cứu các hành vi bất thường của các hệ động lực phi
tuyến; bằng cách sử dụng các công cụ toán học (từ phương pháp
mà Poincaré đã đề xuất vào cuối thế kỷ 19 đến các kết quả đặc
sắc của nhóm Kolmogorov vào những năm 60 của thế kỷ 20) kết
hợp với mô phỏng và thực nghiệm bằng đồ hoạ máy tính đã phát
hiện ra 1 hiện tượng “kỳ lạ” là có các hệ phi tuyến khá đơn giản
và tuân theo các luật tất định nhưng lại có hành vi rất bất thường
- là tiến đến một tập hút lạ và hỗn độn, từ đó suy ra rằng cái hỗn
độn (bất định, ngẫu nhiên) có thể nảy sinh từ chính trong sự vận
động theo các luật tất định.
Cái hỗn độn đó được gọi là hỗn độn tất định, có các đặc trưng
chính là: hành vi của hệ thống phụ thuộc rất nhạy cảm vào điều
kiện ban đầu, và các trạng thái mà hệ thống bị hút đến có thể
nhiều vô hạn, xuất hiện một cách hỗn độn, làm cho hành vi của
hệ thống là không tiên đoán được. Mặt khác, các hình ảnh thực
nghiệm bằng đồ hoạ máy tính đã cho phép ta nhìn thấy và hình
dung ra dạng hình vận động toàn thể của 1 hệ phi tuyến và do đó,
cảm nhận được có một trật tự tiàn thể ẩn sau cái vô trật tự diễn
ra một cách hỗn loại của những chuyển biến trạng thái tức thời.
Khả năng “nhìn thấy” đó của tư duy là kết quả của một sự kết
hợp hài hoà giữa các phương pháp định lượng toán học và suy
luận định tính thông qua các đồ hoạ máy tính.
Dĩ nhiên, phát hiện ra cái “hỗn độn tất định” chưa có nghĩa là đã
- biết cái nhiễu loạn và hỗn độn trong tự nhiên sinh ra từ đâu, mà
chỉ mới biết một khả năng là: từ các luật tất định đơn giản nhưng
có một ít tương tác phi tuyến đã có thể dẫn đến những hành vi
mà đối với nhận thức của ta là hỗn độn, không tiên đoán được.
Mặt khác, khi hành vi của một hệ thống mở và phi tuyến tiến dần
tới tình trạng hỗ độn cũng tức là khi hệ thống đi vào những trạng
thái xa cân bằng, tại những thời điểm đó (toán học thường gọi là
những điểm kỳ dị, điểm rẽ nhánh...) cấu trúc cũ của hệ có nguy
cơ bị phá vỡ và hệ đứng trước nhiều hướng thay đổi, nhưng do
trong tình huống đó hệ rất nhạy cảm với các tác động bên ngoài
mà lại không thể bằng các yếu tố bên trong mà tự xác định được
hướng thay đổi, nên hệ có thể hoặc tan rã trong hỗn loạn, hoặc
nhảy lên một mức cấu trúc mới có tính trật tự cao hơn, tinh tế
hơn, và không thể tiên đoán được; những điều đó làm nên cái mà
ta gọi là năng lực tự tổ chức của các hệ thống mở, phu tuyến ở
những trạng thái xa cân bằng, cũng là nhưng trạng thái thường
được gọi là bên bờ hỗn độn (at the edge of chaos). Prigogine gọi
- các cấu trúc mới đó là các cấu trúc tiêu tán (dissipative
structures), vì so với các cấu trúc cũ đơn giản hơn mà chúng thay
thế (đặc biệt đối với các hiện tượng lý-hoá), các cấu trúc mới đòi
hỏi nhiều năng lượng hơn (tiêu tán năng lượng) để duy trì sự bền
vững của chúng.
Như vậy, khoa học về các hệ thống phức tạp cho ta thấy từ
những vận động theo luật tất định một hệ thống phu tuyến có thể
có hành vi dẫn đến hỗn độn, bất định và ngược lại, từ trong hỗn
độn (hay bên bờ hỗn độn) hệ có thể có khả năng tự tổ chức để
chuyển sang một trật tự mới có tính tổ chức cao hơn. Những khả
năng sáng xuất hiện hỗn độn từ trật tự tất định và ngước lại
những khả năng sáng tạo, phát sinh các trật tự và tổ chức mới từ
hỗ độn (hay bên bờ hỗn độn) càng ngày càng được nhận thức
như là những hiện tượng phổ biến trong các hệ thống thực tế của
tự nhiên và xã hội, do đó việc nghiên cứu khoa học về hỗn độn và
trật tự (tổ chức) có ý nghĩa hết sức to lớn, nhiều người xem đây
là một khoa học mới, khởi đầu một cuộc cách mạng mới trong
- khoa học.
Khoa học hệ thống, với những nội dung mới đề cập trực tiếp đến
các vấn đề phức tạp vốn là bản chất của thực tế, với những
phương pháp không chỉ bó hẹp trong khuôn khổ của tư duy cơ
giới, tuy chỉ mới ra đời trong những thập niên gần đây nhưng
chắc chắn sẽ phát triển mạnh trong thế kỷ mới, giúp cho chúng ta
nhận thức đầy đủ hơn, và do đó có những cách ứng xử thông
minh hơn, hài hoà hơn trong muôn mặt phong phú, đa dạng,
nhưng cũng đầy trắc trở, biến động của thiên nhiên cũng như
cuộc sống con người.
3. Tư duy hệ thống trong cách nhìn mới
Tư duy hệ thống hiện đại, vận dụng những tư tưởng và thành tựu
của khoa học hệ thống, đồng thời cũng tiếp thu những tinh hoa
trong các dòng tư duy truyền thống, nhằm hình thành và phát
triển một cách nhìn mới, một cách hiểu mới, và từ đó, một cách
xử sự mới, trước những phức tạp của thiên nhiên và cuộc đời.
- Dưới đây ta sẽ lược qua (không đầy đủ) một số đặc điểm của tư
duy hệ thống.
Đặc điểm chủ yếu của tư duy hệ thống là ở cách nhìn toàn thể và
do cách nhìn toàn thể mà thấy được những thuộc tính hợp trội
của hệ thống. Các thuộc tính hợp trội là của toàn thể mà từng
thành phần không thể có. Tình yêu, hạnh phúc, thành đạt... là
những thuộc tính của một con người trong toàn thể, chứ không
thể là của một bộ phận nào trong con người đó.
Cũng vậy, dân chủ, bình đẳng... là thuộc tính của một xã hội, chứ
không thể là thuộc tính của từng con người trong xã hội đó. Hợp
trội là sản phẩm của tương tác, qua tương tác mà có cộng hưởng
tạo nên những giá trị cao hơn tổng gộp đơn giản các giá trị của
các thành phần. Để tạo nên được những thuộc tính hợp trội có
chất lượng cao của hệ thống, thì phải can thiệp vào các quan hệ
tương tác, chứ không phải vào hành động của các thành phần.
Đồng thời cũng cần chú
ý là trong tiến hoá, qua việc tham gia tương tác các thành phần
- cũng tạo nên những tính chất hợp trội của hệ thống, nhưng mặt
khác, chính nhưng tính chất hợp trội đó của hệ thống cũng làm
tăng thêm phẩm chất của các thành phần.
Trong các hệ thống thức tế, có nhiều loại tương tác khác nhau.
Có những tương tác qua trao đổi vật chất và năng lượng như
trong các hệ vật lý, có những tương tác chủ yếu là qua trao đổi
thông tin (và tri thức) như trong các hệ văn hoá xã hội; các tương
tác phải được mô tả bằng một thứ ngôn ngữ nào đó, như các mô
hình toán học, mô hình lôgíc, mô hình thông tin và cybernetic (với
các quan hệ vào ra và các vong phản hồi), mô hình văn hoá xã
hội (với các quan hệ định tính).... Hệ thống có các tương tác bên
trong nhưng khác với các hệ kín thường được xem đến trong cơ
học và vật lý, các hệ thống thực tế trong sinh học, sinh thái, kinh
tế và xã hội hầu hết là các hệ mở, nghĩa là có các tương tác với
bên ngoài và với môi trường. Hành vi của một hệ mở chỉ có thể
hiểu trong bối cảnh các tương tác với môi trường đó. Để “quản lý”
một hệ thống phát triển, điều hết sức quan trọng là phải hiểu
nguon tai.lieu . vn
